Ііі етап – закріплення знань та навичок

Після вивчення теми необхідно

Знати	Вміти
Який зв’язок між послідовністю азоти-стих основ та послідовністю амінокислот у поліпептиді? Яка кількість можливих кодонів з 4 нуклеатидів? Фундаментальні характеристики генетичного кода?	Давати пояснення основним характеристикам генетичного кода.
Основні правила користуванням табли- цею «Генетичний код іРНК». Що може порушити синтез певної молекули білка.	Визначати по запропонованому ланцюгу ДНК або іРНК закодовану інформацію, яка характеризує певну будову поліпептида (первинну структуру білка).
Основні правила реплікації, транскрипції. трансляції та основні сталі в будові молекул білків та нуклеїнових кислот.	Використовувати інформацію про будову та фізіологічні процеси пов’язані з кодуванням та декодуванням біологічної інформації для розв’язання задач з молекулярної біології.

4.Додаткові завдання (матеріали позааудиторної роботи)

Основні причини мутації гена.

(Зміни послідовності нуклеотидів ДНК).

( Дивись додаток № 3 .)

Додатки до СПРС № 2 :

Додаток № 1:

Генетичний код ДНК.

Унікальність кожної кліти­ни полягає в унікальності її білків. Клітини, що вико­нують різні функції, здатні синтезувати свої власні білки, використовуючи інформацію, що записана в молекулі ДНК. Ця інформація існує у вигляді особ­ливої послідовності азотистих основ у ДНК і нази­вається генетичний кодом. М. Гамов ще в 1954р. припустив, що кодування інформації в ДНК може здійснюватися сполученням декількох нуклеотидів. Порядок азотистих основ у ІРНК, що побудована відповідно до матриці ДНК, визначає порядок зв'я­зування амінокислот у синтезованому поліпептиді. Встановлено, що кожна амінокислота кодується по­слідовністю трьох азотистих основ (триплетом, або кодоном). Одне з визначних досягнень біології XX сто­ліття - розшифрування триплетного генетичного коду. Генетичний код є послідовністю триплетів у молекулі ДНК, що контролює порядок розташуван­ня амінокислот у молекулі білка.

Послідовність нуклеотидів у молекулі ДНК кодує певну послідовність нуклеотидів в ІРНК. Кожний триплет нуклеотидів кодує одну конкретну амінокис­лоту. Внаслідок трансляції, на основі генетичного коду на рибосомах синтезується необхідний білок.

Чотири азотистих основи в комбінаціях по 3, тоб­то 4³, можуть утворити 64 різних кодони. У моле­кулі ДНК кожна основа входить до складу лише одного кодону. Тому код ДНК не перекривається. Кодони розташовуються один за одним безперерв­но. Оскільки можливих варіантів кодонів 64, аміно­кислот - 20, то певні амінокислоти можуть кодува­тися різними триплетами (кодонами-синонімами). Внаслідок цього генетичний код називають виро­джений або надмірним. Дублюючі триплети відрізняються лише за третім нуклеотидом. Є декілька амінокислот, які кодуються 3-4 різними кодонами (наприклад, амінокислота аланін кодується трипле­тами ЦГА, ЦГГ, ЦГТ, ГЦГ). Поряд з ними є аміно­кислоти, які кодуються двома триплетами, і тільки дві амінокислоти - одним. Однак кожний триплет кодує тільки одну певну амінокислоту, що свідчить про його специфічність. Крім того, деякі триплети (АТТ, АЦТ, АТЦ) не кодують амінокислоти, а є своє­рідними "точками" термінації процесу зчитування інформації. Якщо процес синтезу доходить до такої "точки" в молекулі ДНК, синтез даної РНК припи­няється. Встановлено кодони для всіх 20 аміно­кислот. Послідовність триплетів у ДНК визначає порядок розташування амінокислот у молекулі білка, тобто має місце колінуарність. Це означає, що положення кожної амінокислоти в поліпептидному ланцюгу залежить від положення триплету в ДНК. Численними дослідженнями встановлена уні­версальність генетичного коду. Він однаковий для всіх живих організмів, від бактерій до рослин і ссавців. Тобто у всіх живих організмів той самий триплет кодує ту ж амінокислоту. Це один з найбільш переконливих доказів спільності походжен­ня живої природи.

Таким чином, генетичний код ДНК має такі фун­даментальні характеристики: 1) триплетність (три сусідні азотисті основи називаються кодоном і ко­дують одну амінокислоту); 2) специфічність (кож­ний окремий триплет кодує тільки одну певну амі­нокислоту); 3) неперекривність (жодна азотиста основа одного колону ніколи не входить до складу іншого кодону); 4) відсутність розділових знаків (ге­нетичний код не має "пунктуаційних позначок" між кодуючими триплетами у структурних генах); 5) уні­версальність (даний кодон у ДНК або іРНК визна­чає ту саму амінокислоту в білкових системах всіх організмів від бактерій до людини); 6) надмірність (одна амінокислота часто має більш ніж один кодо­вий триплет); 7) колінеарність (ДНК є лінійним полі-нуклеотидним ланцюгом, а білок - лінійним поліпептидним. Послідовність амінокислот у білку відпові­дає послідовності триплетів у його гені. Тому ген і поліпептид, який він кодує, називають колінеарними); 8) відповідність гени - поліпептиди (клітина може мати стільки поліпептидів, скільки має генів).

Генетичний код іРНК. При транскрипції зако­дована інформація з матричного ланцюга ДНК пе­реписується на комплементарну молекулу ДНК. При цьому генетичний код ДНК перекладається в гене­тичний код іРНК. Код ІРНК комплементарний коду ДНК. Наприклад, якщо в матричному ланцюгу ДНК розташовані ААГЦТАТГЦЦААА, то в молекулі ІРНК знаходиться УУЦГАУАЦГГУУУ. Таким чи­ном, ті ж самі амінокислоти кодуються на молекулі іРНК комплементарними триплетами (табл. 1.10). Характеристики коду іРНК такі ж, як і для ДНК. Крім цього, іРНК має старт-кодон АУЦ, який вми­кає початок синтезу, а стоп-кодони УАА, УАГ, УГА зупиняють процес трансляції.

Процес зчитування інформації відбувається в одному напрямку. Так, якщо в молекулі іРНК азо­тисті основи будуть розташовуватися в такому по­рядку: ААА ЦЦЦ УГУ УЦУ..., це означає, що по­слідовно закодовані такі амінокислоти: лізин, пролін, цистеїн, серин. Саме в цій послідовності вони по­винні знаходитися в поліпептидному ланцюгу при синтезі білка. Якщо в першому триплеті ІРНК буде втрачений один аденін, то порядок основ набуде такого вигляду: АА ЦЦЦ УГУ УЦУ... В результаті склад всіх триплетів зміниться. Перший триплет стане не ААА, а ААЦ. Подібний триплет кодує ас­парагінову амінокислоту, а не лізин, як раніше. Дру­гий триплет стане вже не ЦЦЦ, а ЦЦУ і т. д. Те ж відбувається при вставці нових основ. Таким чи­ном, зникнення або вставка лише однієї основи може порушити синтез певної молекули білка.

Додаток № 2

Розв’язування задач. 1.Будова білків. Для розв'язування цього типу задач необхідно знати лінійні розміри амінокислот і їх середню молекулярну масу.

l- лінійні розміри амінокислоти. l амінокислоти =0,35 нм 1 нм(нанометр) =0,000001 мм

М - молекулярна маса. М амінокислоти = 110 дальтон.

Задача 1. Молекулярна маса білка каталази 224000 дальтон. Скільки амінокислотних ланок у цій молекулі ?

Дано: М каталази = 224000 │ Розв’язування: n = М білку / М амінокислоти

М амінокислоти =110 │ n = 224000 /110 = 2036.

-----------------------------------------

Знайти: n амінокислотніх ланок ?

Відповідь: У цій молекулі 2036 амінокислотних ланок.

Задача 2. Молекулярна маса білка пепсин 35500 дальтон. Яка довжина первинної структури цього білка?

Дано: М пепсину = 35500 дальтон │ Розв’язування : 1. Визначаємо кількість аміно- М амінокислоти =110 дальтон │ кислот n = 35500 /110 = 323 .

l амінокислоти = 0,35 нм │ 2.Визначаемо довжину білка

-------------------------------------------------- l = n ^. l амінокислоти де n - кількість

Знайти : l білка ? амінокислот.

l= 323 ^. 0,35 = 113,05 нм.

Відповідь: Довжина первинної структури цього білка Становить 113,05 нм.